Surfaktan

Kimia Industri

,

Surfaktan

  1. Surfaktan, Apa itu?
  2. Surfaktan Dalam Air
  3. Aplikasi Surfaktan
  4. Klasifikasi Surfaktan
  5. Pembuatan Surfaktan

Apa itu Surfaktan

Surfaktan atau Surfactant adalah singkatan dari Surface Active Agent, artinya bahan aktif permukaan. Surfaktan berupa senyawa organik yang bersifat amfifil, artinya memiliki dua gugus molekul yang bersifat hidrophobic dan hidrofilik. Seperti berikut.

Molekul Surfaktan
Molekul Surfaktan

Bagian hidrofobik nya bersifat non-polar (tidak suka air) dan bagian hidrofiliknya bersifat polar (suka air). Kepalanya adalah bagian hidrofilik dan Bagian ekornya adalah hidrofobik. Pada bagian ekor (hidrofobik) biasanya berupa senyawa hidrokarbon dengan rantai lurus atau bercabang. Atau bisa juga rantai fluorokarbon yang mengandung 8-18 atom karbon yang melekat pada bagian polar atau ionik (hidrofilik). Sehingga bagian hidrofilik ini bisa bersifat ionik, nonionik, amphoter (tidak bermuatan) atau pertukaran ion, tergantung jenis senyawa kimia yang digunakan.

Rantai hidrokarbon bagian (ekor) berinteraksi lemah dengan molekul air pada lingkungan berair, sedangkan gugus kepala polar atau ionik, berinteraksi kuat dengan molekul air. Interaksi tersebut melalui dipol atau ion-dipol (gaya tarik-menarik antara suatu ion dengan molekul polar). Interaksi yang kuat dengan molekul air inilah yang membuat surfaktan larut dalam air.

Gugus Hidropolik (kepala), akan bercampur dengan air dan mampu menyerap ke permukaan bahan sehingga tegangan permukaan bahan akan menurun. Itulah mengapa surfakan merupakan bahan aktif yang mampu menurunkan tegangan permukaan.

sedangkan bagian ekornya (tidak larut dalam air), terikat bersama minyak dan kotoran dan mampu menerobos ke permukaan atau terdispersi dalam larutan dan akan hilang bersama dengan pembilasan.

Surfaktan memiliki ciri khas dapat menyerap pada permukaan/antar muka, membasahi permukaan dengan air, melonggarkan serat kain dan membersihkan kotoran melalui gerakan mekanis. Selanjutnya mengemulsi kotoran dan mendispersikan dalam larutan (air cucian). Dengan cara kerja tersebut, sehingga surfaktan merupakan komponen utama dalam pembuatan deterjen.

Dalam pembuatan formula deterjen, bisa saja terdiri lebih dari satu jenis surfaktan. Setiap jenis surfaktan memiliki kemampuan yang berbeda beda dalam membersihkan kotoran, berbeda juga dalam kemampuannya menangani tingkat kesadahan air.

Surfaktan dalam Fase Air

Dalam fase air, surfaktan membentuk agregat, semacam misel, ekor hidrofobik membentuk inti agregat. Dan kepala hidrofobik tetap kontak dengan cairan di sekelilingnya. Dapat pula terbentuk jenis agregat lainnya, seperti misel berbentuk bola atau silinder, atau lipida dua lapis. Bentuk agregat tergantung pada struktur kimia surfaktan, sebagai keseimbangan ukuran antara kepala hidrofilik dan ekor hidrofobik. Ukuran keseimbangan ini merupakan istilah untuk Hidrofilik – Lipofilik Balance (HLB) atau keseimbangan hidrofilik-lipofilik atau

molekul-surfaktan-dalam-air

Karena keunikannya, surfaktan mendominasi pada banyak aplikasi. Dalam kehidupan sehari-hari, surfaktan yang paling umum sebagai produk pembersih. Deterjen mengambil keuntungan dari kelompok lipofiliknya, membuat noda minyak pada pakaian secara bertahap menjadi butiran minyak dan meninggalkan permukaan zat, selanjutnya terdispersi, tersuspensi dalam media air dan hilangkan pada saat pembilasan.

Selain untuk mencuci, juga bermanfaat pada bidang industri dan pertanian, umumnya sebagai agen pembasah, agen pengemulsi, agen pendispersi, agen penetrasi, agen pembusa dan mikrobisida. Pada bidang perlindungan lingkungan, bermanfaat untuk pengolahan polusi minyak laut, pengolahan air limbah, pemisahan flotasi, anti-debu dan sebagainya.

Aplikasi Surfaktan

Faktor penentu dari Sifat dan aplikasi surfaktan adalah keseimbangan antara bagian molekul lipofilik (”suka pelarut”) dan liofobik (”tidak suka pelarut”). Oleh karena itu, karakteristik surfaktan seperti kelarutan, kemampuan mengurangi tegangan permukaan, konsentrasi misel kritis (cmc), daya detergensi, kontrol pembasahan, dan kapasitas pembusaan dapat membuat surfaktan bekerja dengan baik pada aplikasi tertentu dan dan kurang baik pada aplikasi lainnya. Seperti contoh berikut:

Jenis AplikasiKarakteristik Surfaktan yang diinginkan
Deterjensicmc rendah, garam yang baik dan pH yang stabil, biodegradabel,
daya bersih tinggi dan memiliki sifat berbusa
EmulsifikasiHLB yang sesuai, aman untuk lingkungan dan biologi (keselamatan)
PelumasanKesetabilan kimia, penyerapan pada permukaan.
Pemisahan FlotasiMemiliki karakteristik penyerapan yang baik terhadap biji
yang diinginkan dan biaya rendah
FarmasiBio kompatibilitas, toksisitas rendah, sifat pengemulsi yang tepat

Perkembangan penelitian tentang surfaktan, menyebabkan banyak jenis surfaktan sangat berguna dan banyak aplikasi pada banyak bidang teknologi. Kini hampir semua bidang industri menggunakannya antara lain adalah pembuatan deterjen dan pembersih, kosmetik dan produk perawatan diri, tekstil dan serat kain, teknologi kulit dan bulu, cat, pernis dan produk pelapis lainnya, industri kertas dan pulp, tambang dan pemisahan mineral.

Contoh beberapa aplikasi surfaktan sintetik

Tipe IonikNama KimiaAplikasi
AnionicSodium dodecyl sulfonateSoaps
Sodium lauryl sulfateDeterjen
Sodium hexadecyl sulfonateSoap
Sodium tetradecyl sulfonateSoap, deterjen
Sodium dodecyl-di (ethyleneoxide)-sulfateFoaming, cleansing agent
Sodium alkanoateoil fields
Dodecylbenzene sulfonic acidDeterjen
Sodium decyl sulfateCleaning, emulsion, oil fields
Sodium tetradecyl sulfateSclerosing agents
Sodium dodecyl sulfateSurfactant
Sodium cis-13-docosen-oateSurfactant
Sodium cis-9-octadecenoateSurfactant
sodium dodecanoateSurfactant
Sodium decanoateSurfaktan
C20-24 internal olefin sulfonateChemical flooding
Sodium octanoateProtein stabilizer
NonionikLautyl alcohol etherSurfactant, emulgator
Sorbitan monolaureateFood, cosmetics
Ethylene glycol monobutyl ethercleaning, paints, inks
Octyl phenol etoxilates 23 PoeSurfaktan
Lauryl alcohol etherSurfaktan
Propylene glycol mono propyl etherCleaners, paint,
AlkylglucosideDispersant, wetting agent
POEc(10)cetyl etherEmulgator
POEc(20)cetyl etherEmulgator
POEc(10)oleyl etherEmulgator
Nonylphenol ethoxylateEmulgator
Polyoxyethylene alkyl-etherLiquid–liquid extraction
CationikAmmonium-based surfactant mixtureSurfaktan
Cetyl trimethyl ammonium chlorideSurfaktan
Dodecylammonium bromideDispersant, emulsifier
1-dodecylpyridinium bromideDeterjen
Dodecyltrimethyl-ammonium chloridePaint strippers, foaming
Tetradecyltrimethyl ammonium bromideSurfaktan
Dodecylammonium chlorideSurfaktan
Dodecyltrimethylammonium chlorideSurfaktan
A Cetyl trimetyl ammonium chlorideSurfaktan
Dodecyltrimethylammonium bromideSurfaktan
Hexadecyltrimethylammonium bromideNano Partikel
Hexadecyltrimethylammonium acetateBiocide, detergent
Alkyl betainateviscosity improvement, foam
Zwitter ionikPropyl cocoamida betaineSurfaktan

Klasifikasi

Klasifikasi berdasarkan ionnya (muatan listrik) ketika berada di dalam air. Menjadi empat jenis, yaitu:

  • Anionik: gugus hidrofilik (kepalanya) bermuatan negatif, contohnya adalah sulfonat (RSO3), Sulfat (ROSO3), Posfat (ROPO3), karboxyl (RCOO)
  • Non Ionik: gugus hidrofilik (kepalanya) tidak bermuatan, tetapi kelarutannya dalam air berasal dari gugus yang sangat polar seperti polioksietilena (POE atau R—OCH2CH2O—) atau gugus R polyol termasuk gula
  • Kationik: gugus hidrofilik (kepalanya) bermuatan positif, seperti misalnya, amonium halida kuaterner (R4N+ X).
  • Amphoter: gugus hidrofilik (kepalanya) bisa bermuatan positif dan negatif, tergantung pada nilai pH. Contohnya seperti sulfobetaine RN+(CH3)2CH2CH2SO3

Gambar ionik surfaktan adalah sebagai berikut:

molekul-berbagai-jenis-surfaktan

Contoh surfaktan berdasarkan Jenis Ionnya

Jenis IonContoh Surfaktan
AnionikSulphate
Sulphonate
Ether sulphate
Ether phosphate
Ether carboxylate
Carboxylate
KationikPrimary ammonium
Secondary ammonium
Tertiary ammonium
Quaternary ammonium
AmphoterikAmine oxide
Betaine
Aminocarboxylates
Non IonikPolyoxyethylene
Acetylenic
Monoethanolamine
Diethanolamine
Polyglucoside

Bagaimana Surfaktan dibuat

Produksi surfaktan melalui reaksi beberapa bahan kimia, istilah lainnya adalah surfaktan sintetis, Bahan baku surfaktan dapat berasal dari petrokimia, Oleokimia (minyak nabati alami) dan bisa juga dari lemak hewani. Berikut adalah contoh produksi surfaktan dari Fatty Alkohol menjadi surfaktan anionik dan Nonionik.

Fatty-alkohok-jadi-surfaktan
surfaktan dari fat and oil

Sumber: Myers, Drew, 1946, Surfactant science and technology

Baca Juga jenis-jenis surfaktan:

Share this